茄子單性結(jié)實(shí)相關(guān)基因的克隆及表達(dá)分析.pdf

1、茄子（Solanum melongena L.）原產(chǎn)于印度，在4-5世紀(jì)傳入東亞。在世界上我國是茄子栽種面積最大的國家，超過了全世界茄子種植面積的50％。單性結(jié)實(shí)茄子在反季栽培中可以降低授粉受精不良導(dǎo)致的落花落果現(xiàn)象，顯著提高茄子的產(chǎn)量。目前關(guān)于茄子單性結(jié)實(shí)生理特性的研究較多，而對茄子單性結(jié)實(shí)相關(guān)基因，特別是茄子中生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑相關(guān)基因的研究較少。本研究對茄子生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑中與單性結(jié)實(shí)相關(guān)的基因進(jìn)行探索研究，這對于指導(dǎo)單性結(jié)實(shí)品

2、種選育及優(yōu)質(zhì)無籽或少籽茄子品種的研究工作，具有重要意義。
　　通過對單性結(jié)實(shí)品系D-7-1、D-6和非單性結(jié)實(shí)品系142的花與果實(shí)的農(nóng)藝性狀測定，對與茄子單性結(jié)實(shí)相關(guān)的基因ARF6、ARF7、ARF8、GH3.6、IAA9進(jìn)行同源克隆，并利用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)對不同結(jié)實(shí)性茄子的花蕾及果實(shí)發(fā)育不同時(shí)期進(jìn)行表達(dá)差異分析，以探索這幾個(gè)基因?qū)η炎訂涡越Y(jié)實(shí)的影響，主要研究結(jié)果如下：
　　1.花期與果期農(nóng)藝性狀測定：
　　測定結(jié)果

3、表明，非單性結(jié)實(shí)品系142屬于長花柱類型，單性結(jié)實(shí)品系D-7-1、D-6屬于中花柱、短花柱類型。果實(shí)（子房）在花前10天都處在緩慢增長期，尤其是花前7天，單果重變化極小，花后7-10天時(shí)單果重開始增加，花后10-15天單果重增加明顯，此時(shí)果實(shí)縱徑也明顯增長。去掉柱頭的單性結(jié)實(shí)品系花后20天的單果重明顯高于未去柱頭的單果重。
　　2.克隆得到茄子中5個(gè)與單性結(jié)實(shí)相關(guān)的生長素類基因
　　根據(jù)已公開的基因設(shè)計(jì)同源引物，從茄子幼苗總

4、RNA反轉(zhuǎn)錄的第一鏈cDNA中擴(kuò)增得到SmARF6、SmARF7、SmARF8、SmGH3.6和SmIAA9的序列長度分別為2824bp、3234bp、2701bp、1821bp、1017bp，CDS長度分別為2646bp、3231bp、2676bp、1821bp和915bp，分別編碼881、1076、891、606和304個(gè)氨基酸。與已經(jīng)公布的其他物種的相應(yīng)基因具有較高相似性。蛋白結(jié)構(gòu)域分析表明三個(gè)ARF家族基因推導(dǎo)編碼的氨基酸序列均

5、含有三個(gè)Pfam域，分別為B3 DNA binding domain、Auxin response factor和Aux/IAA family，屬于ARF家族分子結(jié)構(gòu)分類中的DBD-QSL-rich AD-III-IV類型；GH3.6基因推導(dǎo)編碼的氨基酸序列含有一個(gè)Pfam域，即GH3 auxin-responsive promoter；IAA9基因推導(dǎo)編碼的氨基酸序列含有一個(gè)Pfam域，即Aux/IAA family，且符合Aux/I

6、AA家族的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有DomainI、II、III和IV4個(gè)保守結(jié)構(gòu)域。
　　3.花期及果期5個(gè)基因的差異表達(dá)分析
　　3.1 三個(gè)ARF家族基因的表達(dá)情況
　　單性結(jié)實(shí)D-7-1中ARF6、ARF7、ARF8主要在花前4天到花后7天的花發(fā)育及坐果過程中表達(dá)量較高，表明這三個(gè)基因主要參與了D-7-1的花發(fā)育及坐果的過程，在花后7天到花后20天的果實(shí)快速發(fā)育過程中這三個(gè)基因的表達(dá)量都較低，推測這三個(gè)基因會(huì)抑制果實(shí)的快速

7、發(fā)育過程；非單性結(jié)實(shí)品系142中這三個(gè)基因在開花前表達(dá)量較低，在開花后到技術(shù)成熟期的表達(dá)量相對較高，尤其是在花后15天時(shí)都出現(xiàn)了表達(dá)的最高峰，可見通過開花后授粉受精作用，種子逐漸形成，子房內(nèi)激素含量發(fā)生變化，因此基因表達(dá)量也明顯增高，在花后15天時(shí)即將出現(xiàn)種子形態(tài)，表達(dá)量迅速增加；在單性結(jié)實(shí)品系D-6中ARF6、ARF7的表達(dá)量在各個(gè)時(shí)期都相對較低，但ARF8基因的表達(dá)量出現(xiàn)高低變化，認(rèn)為ARF8基因在D-6品系的花及果實(shí)發(fā)育的調(diào)節(jié)中起

8、到更重要的作用。
　　這三個(gè)ARF家族基因在不同品系間表達(dá)存在差異性，單性結(jié)實(shí)材料在開花前后會(huì)出現(xiàn)表達(dá)的高峰，而在花后7天到花后20天果實(shí)快速發(fā)育的過程中表達(dá)量基本上均處于較低的水平，推測這幾個(gè)基因?qū)涡越Y(jié)實(shí)的果實(shí)發(fā)育有抑制作用；對非單性結(jié)實(shí)品系142來說，這幾個(gè)基因在花開后表達(dá)量處于較高水平，尤其是花后15天出現(xiàn)表達(dá)的最高峰，認(rèn)為是花開放后的授粉受精作用及種子形成過程中激素含量變化引起了表達(dá)量的增高。
　　3.2 GH3.

9、6及IAA9基因的表達(dá)情況
　　GH3.6基因的表達(dá)在花后10天到花后20天內(nèi)三個(gè)品系表達(dá)量都很低，在開花前后表達(dá)相對較高，單性結(jié)實(shí)品系D-7-1在花前2天和花后1天出現(xiàn)表達(dá)的峰值，單性結(jié)實(shí)品系D-6中GH3.6基因在花前2天及花后3天出現(xiàn)表達(dá)的峰值，而非單性結(jié)實(shí)品系142花后1天和花后7天表達(dá)出現(xiàn)小幅上升。推測GH3.6基因主要在花發(fā)育及坐果階段起作用，在果實(shí)快速發(fā)育階段作用不明顯。
　　IAA9表達(dá)量在三個(gè)品系中整體都不